By 最后呼叫土卫六
NASA 的火星大气与挥发物演化任务 ( MAVEN，Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission )和阿联酋的希望号火星探测器( EMM，Emirates Mars Mission )发布了火星动态质子极光事件的联合观测结果。 EMM 的远程极光观测和 MAVEN 的原位等离子体观测为了解火星大气层开辟了新的途径。这一合作是基于最近两个飞行任务之间共享数据而得以实现的，并突出了空间多点观测的价值。一项关于这些发现的研究发表在《地球物理研究快报》上。
火星大气与挥发物演化任务探测器模型
在这项新研究中， EMM 在质子极光中发现了跨越火星全天面的精细结构。质子极光是 2018 年 MAVEN 发现的一种火星极光，由来自太阳的带电粒子与上层大气相互作用形成的太阳风。 MAVEN 和欧洲航天局的火星快车号（ Mars Express ）所做的典型质子极光观测显示，这些极光看起来平滑而均匀地分布在整个半球。相比之下， EMM 观测到的质子极光表现出高度动态和变化。当火星周围的湍流条件允许带电粒子直接涌入大气层，并在减速时发光，这些斑片状的质子极光就形成了。
“ EMM 的观测表明，极光是如此广泛和无序，火星周围的等离子体环境一定受到了真正的干扰，以至于太阳风直接影响了我们观测到极光发射的地方的上层大气，”迈克·查芬说，他是科罗拉多大学波尔德分校大气和空间物理实验室的 MAVEN 和 EMM 科学家，也是这项研究的主要作者。“通过结合 EMM 极光观测和极光等离子体环境的 MAVEN 测量，我们可以确认这一假设，并确定我们看到的本质上是一幅太阳风降雨到地球上的地图。”
火星上斑驳的质子极光形成于火星周围的湍流条件，使得来自太阳的带电氢粒子流进火星大气层。在 8 月 11 日和 8 月 30 日，仪器在两种波长上都观测到了斑片状的极光，这表明湍流与太阳风的相互作用。
通常情况下，太阳风很难到达火星的高层大气，因为环绕火星的弓形激波和磁场会改变太阳风的方向。因此，零散的质子极光观测为我们提供了一个了解罕见情况的窗口——在这种情况下，火星和太阳风的相互作用是混乱的。 Chaffin 说:“这些条件对火星大气的全面影响尚不清楚，但 EMM 和 MAVEN 的观测将在理解这些神秘事件中发挥关键作用。”
火星上正常和斑片状质子极光形成机制的比较。上图显示的是 2018 年首次发现的正常质子极光形成机制。下图显示了新发现的斑片状质子极光的形成机制。
MAVEN 和 EMM 之间的数据共享使科学家们能够确定不均匀质子极光背后的驱动因素。 EMM 携带着阿联酋航空火星紫外线摄谱仪( EMUS )，该仪器可以观测这颗红色星球的高层大气和散逸层，扫描大气成分的变化和大气逃逸到太空。 MAVEN 携带全套等离子体仪器，包括磁强计( MAG )，太阳风离子分析仪( SWIA )，以及本研究中使用的超热和热离子组成( STATIC )仪器。
阿联酋希望号火星探测器（ EMM )
加州大学伯克利分校空间科学实验室的 MAVEN 首席研究员香农·库里说:“ EMM 对高层大气的全球观测提供了一个对 MAVEN 科学至关重要的区域的独特视角。这些类型的同时观测探索了大气动力学和演变的基本物理，并突出了国际科学合作的益处。”
多优势点测量已经被证明是地球和太阳物理学研究的一项资产。在火星上，超过 6 个轨道器正在进行科学观测，而火星的南半球目前正在经历夏季，质子极光被认为是最活跃的，多视角观测将是理解这些事件如何形成的关键。 EMM 和 MAVEN 之间的合作展示了两个航天器同时观测同一区域的火星大气发现级科学的价值。
参考文献：
[1]MAVEN and EMM Make First Observations of Patchy Proton Aurora at Mars (nasa.gov)
[2]希望号维基百科
[3]MAVEN 维基百科
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